(57)【要約】      （修正有）【課題】半田接合不良を低減できる電子部品の製造方法を提供する。【解決手段】Ｓ１の実装工程にて、ランド７、パッド８、配線パターンなどが形成されているインターポーザ１に、ダイボンド材２を介してＩＣチップ３を実装する。、ステップＳ２のワイヤーボンディング工程にて、インターポーザ１のパッド８とＩＣチップ３のパッド８との間にワイヤー４をボンディングする。ワイヤーボンディング工程が終了すると、続いてステップＳ３のモールド工程にて、ダイボンド材２を介してＩＣチップ３が実装され、インターポーザ１のパッド８とＩＣチップ３のパッド８との間にワイヤー４によってワイヤーボンディングされたインターポーザ１をモールド成形金型内へ配置する。そして、金型を半田リフロー温度程度に加熱した状態で、金型内にモールド樹脂５を射出する。【選択図】図１
2006245142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板の電極と回路素子基板の電極とを半田リフローによって接合する電子部品の製造方法であって、
回路素子基板に接続部材を介して回路素子を実装する実装工程と、
前記回路素子と前記回路素子基板とを電気接続部材にて電気的に接続する電気接続工程と、
前記実装工程及び前記電気接続工程後に、前記回路素子基板、接続部材、回路素子、電気接続部材を覆うようにモールド材を前記半田リフローを実施する半田リフロー温度でモールド成形するモールド工程と、
を備えることを特徴とする電子部品の製造方法。
【請求項２】
前記半田リフロー温度は、半田の溶融温度から前記半田リフローのピーク時の温度までのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の製造方法。
【請求項３】
前記回路素子基板、接続部材、回路素子、電気接続部材、モールド材は、当該回路素子基板、接続部材、回路素子、電気接続部材、モールド材それぞれの熱膨張係数、ヤング率、ポアソン比の関係、及び前記モールド材のガラス転移温度の関係から、前記半田リフロー温度と常温とでの前記電子部品の反り度合いが所定の範囲となる材料を用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子部品の製造方法。
【請求項４】
前記モールド工程後に、複数の半田ボールからなる前記半田を前記回路素子基板のプリント基板と対向する面に形成するボール付け工程を含むことを特徴とする請求項１又は請求項３のいずれかに記載の電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品の半田とプリント基板の電極とを確実に接続する実装方法として特許文献１に示すものがあった。
【０００３】
特許文献１に示す実装方法は、電子部品の反りの大きさと加熱温度の相関関係及び、反りの大きさと半田ボールと電極の接合不良率の相関関係を求める。この相関関係から電子部品の反りに起因する半田ボールと電極との接合不良が発生しない加熱温度を求める。そして、求めた加熱温度以上に電子部品を加熱して電子部品に設けられる半田ボールを溶融させてプリント基板に設けられる電極と接合するものである。
【特許文献１】特許第３１８５５８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、電子部品には、チョークコイルやコンデンサなどの耐熱性の低い回路素子も含まれることがある。このような耐熱性の低い回路素子が電子部品に含まれている場合、相関関係から求めた電子部品の反りに起因する半田ボールと電極との接合不良が発生しない加熱温度以上に電子部品を加熱すると耐熱性の低い回路素子に悪影響を及ぼす可能性がある。
【０００５】
したがって、半田ボールと電極との接合不良が発生しない加熱温度以上に電子部品を加熱することができず、電子素子の反りが解消されないことによって電子部品の半田とプリント基板の電極とを接合することができない場合も起こり得る。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、半田接合不良を低減できる電子部品の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために請求項１に記載の電子部品の製造方法は、プリント基板の電極と回路素子基板の電極とを半田リフローによって接合する電子部品の製造方法であって、回路素子基板に接続部材を介して回路素子を実装する実装工程と、回路素子と回路素子基板とを電気接続部材にて電気的に接続する電気接続工程と、実装工程及び電気接続工程後に、回路素子基板、接続部材、回路素子、電気接続部材を覆うようにモールド材を半田リフローを実施する半田リフロー温度でモールド成形するモールド工程とを備えることを特徴とするものである。
【０００８】
モールド工程では、モールド成形されるモールド材及び回路素子基板が略フラットな状態となる。このモールド工程が終了してモールド材、回路素子基板、接続部材、回路素子、電気接続部材の温度が低下するにつれて、これらモールド材、回路素子基板、接続部材、回路素子、電気接続部材の熱膨張係数などの差によってモールド材及び回路素子基板に反りが生じる。
【０００９】
ところが、回路素子基板、接続部材、回路素子、電気接続部材、モールド材をモールド材及び回路素子基板が略フラットであったモールド工程時の温度まで加熱することによって、モールド材及び回路素子基板は略フラットな状態へと戻る。
【００１０】
したがって、請求項１に示すように、半田リフロー温度でモールド成形することによって、半田リフロー時にモールド材及び回路素子基板が略フラットな状態へと戻り、プリント基板の電極と電子部品の半田とが接触しやすくなり、半田接合不良を低減できる。
【００１１】
また、半田リフローは、半田を確実に接合させるために半田の溶融温度以上に加熱するものである。したがって、請求項２に示すように、モールド工程における温度（半田リフロー温度）は、半田の溶融温度から半田リフローのピーク時の温度までのいずれかとすることによって、半田リフロー時の半田の溶融温度から半田リフローのピーク時の温度までのいずれかの時点でモールド材及び回路素子基板を略フラットな状態にすることができる。
【００１２】
また、モールド材及び回路素子基板は、半田リフロー後にモールド材、回路素子基板、接続部材、回路素子、電気接続部材の温度が低下すると回路素子基板、接続部材、回路素子、電気接続部材、モールド材それぞれの熱膨張係数、ヤング率、ポアソン比の相違、及びモールド材のガラス転移温度によって再度反りが生じることとなる。モールド工程後におけるモールド材及び回路素子基板の反り度合いによっては、半田リフロー後に反りが生じると半田に負荷がかかり、半田がショートする可能性がある。
【００１３】
そこで、請求項３に示すように、回路素子基板、接続部材、回路素子、電気接続部材、モールド材は、回路素子基板、接続部材、回路素子、電気接続部材、モールド材それぞれの熱膨張係数、ヤング率、ポアソン比の関係、及びモールド材のガラス転移温度の関係から、半田リフロー温度と常温とでの電子部品の反り度合いが所定の範囲となる材料を用いることによって、半田リフロー後の半田の不具合を防止することができる。
【００１４】
また、請求項４に示すように、電子部品の製造方法では、モールド工程後に、複数の半田ボールからなる半田を回路素子基板のプリント基板と対向する面に形成するボール付け工程を含むようにしてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態における回路パッケージの概略構成を示す断面図である。
【００１６】
本実施形態における回路パッケージ１０（本発明における電子部品）は、ＢＧＡ（Ball gridarray）やＣＳＰ（Chip Scale Package）などのような半導体回路素子であり、プリント基板に実装されて電子回路装置をなすものである。回路パッケージ１０は、図１に示すように、インターポーザ１、ダイボンド材２、ＩＣチップ３、ワイヤー４、モールド樹脂５、半田ボール６、ランド７、パッド８などを備える。
【００１７】
インターポーザ１（本発明における回路素子基板）は、一方の面にダイボンド材２（本発明における接続部材）を介してベアチップなどからなるＩＣチップ３（本発明における回路素子）が搭載される。また、インターポーザ１は、ＩＣチップ３を搭載する搭載面にはパッド８（本発明における電気接続部材）や図示しない配線パターンが形成される。
【００１８】
この配線パターンは、ＩＣチップ３が搭載された状態において、ＩＣチップ３の電極であるパッド８（本発明における電気接続部材）と直接あるいはワイヤー４（本発明における電気接続部材）などによって電気的に接続される。また、インターポーザ１は、図示しないスルーホールが形成され、このスルーホールを介して配線パターンと電気的に接続されるランド７（本発明における電気接続部材）を備える。
【００１９】
このランド７は、プリント基板側のランドに形成される半田に対応する位置に形成されるものである。またランド７には、プリント基板の半田と溶融して結合することによって半田バンプ４となる半田ボール６（本発明における半田）が形成される。
【００２０】
そして、回路パッケージ１０は、インターポーザ１にＩＣチップ３が搭載され、パッド８間がワイヤー４で電気的に接続された状態において、モールド樹脂５（本発明におけるモールド材）にてモールド封止されている。
【００２１】
続いて、回路パッケージ１０の製造方法について、図に基づいて説明する。図２は、本発明の実施の形態における電子回路装置の製造工程を示すフロー図である。図２に示すステップＳ１からステップＳ４は、回路パッケージ１０の製造工程を示すフローであり、ステップＳ５は、回路パッケージ１０をプリント基板とからなる電子回路装置の製造工程を示すフローである。
【００２２】
まず、図２のステップＳ１に示すように実装工程を行う。実装工程では、ランド７、パッド８、配線パターンなどが形成されているインターポーザ１に、ダイボンド材２を介してＩＣチップ３を実装する。なお、本実施の形態においては、インターポーザ１に１つのＩＣチップ３を実装する例を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数のＩＣチップ３を実装するようにしてもよい。
【００２３】
そして、ステップＳ２に示すようにワイヤーボンディング工程を行う。ワイヤーボンディング工程では、本件における電気接続工程に相当するものであり、ＩＣチップ３がインターポーザ１上に実装されると、ワイヤーボンディング装置により、インターポーザ１のパッド８とＩＣチップ３のパッド８との間にワイヤー４をボンディングする。インターポーザ１のパッド８は、スルーホールを介してランド７と電気的に接続されているので、インターポーザ１のパッド８とＩＣチップ３のパッド８との間にワイヤー４をワイヤーボンディングすることによって、ＩＣチップ３と回路パッケージ１０とプリント基板との電気的な接続を行う半田ボール６とを電気的に接続することができる。なお、本実施の形態においては、インターポーザ１のパッド８とＩＣチップ３のパッドとをワイヤー４によって接続する例をもちいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、直接あるいは半田などによって接続するようにしてもよい。
【００２４】
ワイヤーボンディング工程が終了すると、続いてステップＳ３に示すようにモールド工程を行う。モールド工程では、ダイボンド材２を介してＩＣチップ３が実装され、インターポーザ１のパッド８とＩＣチップ３のパッド８との間にワイヤー４によってワイヤーボンディングされたインターポーザ１をモールド成形金型内へ配置する。そして、金型を半田リフロー温度程度に加熱した状態で、金型内にモールド樹脂５を射出する。
【００２５】
モールド工程では、インターポーザ１及びモールド樹脂５が略フラットな状態となる。このモールド工程が終了して各構成要素（インターポーザ１、ダイボンド材２、ＩＣチップ３、ワイヤー４、モールド樹脂５、ランド７、パッド８）の温度が低下するにつれて、これら各構成要素それぞれの物性値（熱膨張係数、ヤング率、ポアソン比）の相違、及びモールド樹脂５のガラス転移温度（物性値）によって回路パッケージ１０（インターポーザ１とモールド樹脂５）に反りが生じる。
【００２６】
ところが、各構成要素をインターポーザ１及びモールド樹脂５が略フラットであったモールド工程時の温度まで加熱することによって、インターポーザ１及びモールド樹脂５は略フラットな状態へと戻る。
【００２７】
したがって、半田リフロー温度程度でモールド工程を行うことによって、後ほど説明する半田リフロー工程の半田リフロー温度程度の時点でインターポーザ１とモールド樹脂５とが略フラットとなり半田接合不良を低減できる。
【００２８】
そして、ステップＳ４に示すようにボール付け工程を行う。ボール付け工程では、インターポーザ１のランド７に半田ボール６を取り付ける。本実施の形態においては、複数の半田ボール６をプリント基板と対向する面に格子状に形成する。
【００２９】
このように図２のステップＳ１からステップＳ４に示すような製造工程を得て製造された回路パッケージ１０は、図２のステップＳ５に示すように半田リフロー工程を行う。この半田リフロー工程は、回路パッケージ１０とプリント基板とからなる電子回路装置の製造工程である。
【００３０】
半田リフロー工程では、回路パッケージ１０の半田ボール６とプリント基板の半田とが対向するように位置合せして、回路パッケージ１０をプリント基板上に載置する。そして、回路パッケージ１０の半田ボール６及びプリント基板の半田の表面に付着している酸化膜を除去するために１５０℃程度で回路パッケージ１０とプリント基板とを加熱する。その後、回路パッケージ１０の半田ボール６とプリント基板の半田とを溶融させて接合させるために半田の溶融温度（例えば、１８３℃）程度まで加熱温度を上昇させて回路パッケージ１０とプリント基板とを加熱する。さらに、回路パッケージ１０の半田ボール６とプリント基板の半田とを確実に接合させるために加熱温度を所定温度（例えば２３０℃）まで上昇させて回路パッケージ１０とプリント基板を加熱する。そして、回路パッケージ１０とプリント基板の加熱温度を序所に低下させていく。このようにして回路パッケージ１０とプリント基板とからなる電子回路装置を製造することができる。
【００３１】
なお、半田の溶融温度（例えば、１８３℃）程度である時点から半田リフローのピーク時の温度（例えば２３０℃）までの間で、インターポーザ１とモールド樹脂５とが略フラットとなれば半田接合不良を低減できる。
【００３２】
上述のように、半田リフロー温度程度でモールド工程を行うことによって、半田リフロー工程の半田リフロー温度（半田の溶融温度から半田リフローのピーク時の温度）程度の時点でインターポーザ１とモールド樹脂５とが略フラットとなり半田接合不良を低減できる。しかしながら、インターポーザ１、ダイボンド材２、ＩＣチップ３、ワイヤー４、モールド樹脂５、ランド７、パッド８などを備える回路パッケージ１０の反り度合いは、各構成要素（インターポーザ１、ダイボンド材２、ＩＣチップ３、ワイヤー４、モールド樹脂５、ランド７、パッド８）の物性値にも依存するものである。
【００３３】
図３は、回路パッケージの加熱温度と反り度合いの関係を示すグラフである。図３では、回路パッケージ１０の加熱温度が０℃の場合に半田ボール６側に凸となるように反っている例を示している。図３からもわかるように、回路パッケージ１０は、加熱されるにつれて反り度合いが減少して一旦フラットとなり、さらに加熱を続けると逆方向（半田ボール６側が凹）に反りが生じる。なお、回路パッケージ１０は、加熱温度が０℃の場合に半田ボール６側が凹となるように反っている場合は、加熱されるにつれて反り度合いが減少して一旦フラットとなり、さらに加熱を続けると逆方向（半田ボール６側に凸）に反りが生じる。
【００３４】
したがって、回路パッケージ１０は、加熱温度が０℃の場合における反り度合いが非常に大きいと、半田リフロー工程の半田リフロー温度程度の時点でインターポーザ１とモールド樹脂５とが略フラットになったとしても、半田リフロー工程中や半田リフロー後に不具合が生じる。
【００３５】
すなわち、反り度合いが非常に大きい回路パッケージ１０の場合、図３に示す加熱温度と反り度合いの関係を示すグラフの傾きが大きくなり、半田リフロー工程中に回路パッケージ１０の半田ボール６とプリント基板の半田とを確実に接合させるために加熱温度を半田の溶融温度以上（例えば２３０℃）まで上昇させると、少しの温度上昇で逆方向への反り度合いが増えてしまう。
【００３６】
また、反り度合いが非常に大きい回路パッケージ１０の場合、半田リフロー後に各構成要素（インターポーザ１、ダイボンド材２、ＩＣチップ３、ワイヤー４、モールド樹脂５、ランド７、パッド８）の温度が低下するにつれて再度反りが生じることとなる。半田リフロー後に反りが生じると、回路パッケージ１０とプリント基板との半田接続部（半田ボール６とプリント基板の半田とが結合した半田）に負荷がかかり、半田がショートする可能性がある。
【００３７】
そこで、半田リフロー工程中や半田リフロー後に不具合が生じないようにするために、加熱温度が０℃の場合における回路パッケージ１０の反り度合いが所定の範囲となるように調整するとよい。加熱温度が０℃の場合における回路パッケージ１０の反り度合いを調整するには、各構成要素（インターポーザ１、ダイボンド材２、ＩＣチップ３、ワイヤー４、モールド樹脂５、ランド７、パッド８）の物性値を調整するとよい。
【００３８】
すなわち、インターポーザ１、ダイボンド材２、ＩＣチップ３、ワイヤー４、モールド樹脂５、ランド７、パッド８の材料は、インターポーザ１、ダイボンド材２、ＩＣチップ３、ワイヤー４、モールド樹脂５、ランド７、パッド８それぞれの熱膨張係数、ヤング率、ポアソン比の関係、及びモールド樹脂５のガラス転移温度の関係から半田リフロー温度（半田の溶融温度から半田リフローのピーク時の温度）と常温とでの反り度合いが所定の範囲となる材料を用いる。具体的には、図４に示すような値の、インターポーザ１、ダイボンド材２、ＩＣチップ３、ワイヤー４、モールド樹脂５、ランド７、パッド８の材料を選択すればよい。図４は、本発明の実施の形態における回路パッケージ１０の各構成要素の物性値を示す表である。
【００３９】
このように、各構成要素（インターポーザ１、ダイボンド材２、ＩＣチップ３、ワイヤー４、モールド樹脂５、ランド７、パッド８）の物性値（熱膨張係数、ヤング率、ポアソン比、熱膨張係数）を調整することによって、半田リフロー工程中や半田リフロー後に不具合を防止することができる。
【００４０】
なお、本実施の形態においては、回路パッケージ１０としてＢＧＡ（Ball gridarray）やＣＳＰ（Chip Scale Package）を適用した例を用いて説明したが本発明はこれに限定されるものではない。インターポーザ１、ダイボンド材２、ＩＣチップ３、ワイヤー４、モールド樹脂５、半田ボール６、ランド７、パッド８などを備え、プリント基板に半田リフローによって実装される回路パッケージ１０であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態における回路パッケージの概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態における電子回路装置の製造工程を示すフロー図である。
【図３】回路パッケージの加熱温度と反り度合いの関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態における回路パッケージの各構成要素の物性値を示す表である。
【符号の説明】
【００４２】
１  インターポーザ、２  ダイボンド材、３  ＩＣチップ、４  ワイヤー、５  モールド樹脂、６  半田ボール、７  ランド、８  パッド、１０  回路パッケージ
【図１】
2006245142.tif 000003
【図２】
2006245142.tif 000004
【図３】
2006245142.tif 000005
【図４】
2006245142.tif 000006